基于VR技術下虛擬教學應用的思考

□高疏寒

基于VR技術下虛擬教學應用的思考

□高疏寒

信息技術的飛快發展促使教學方式發生改變，也增加了新的教學媒體的使用。虛擬現實技術VR的出現，實現了多媒體技術、數字圖像、傳感器等相關技術的融合。將VR技術運用到教學實踐中，還需要不斷探索與研究。本文對VR技術的虛擬教學應用進行分析。

虛擬現實；虛擬場景；VR技術

虛擬技術能夠實現多媒體的三維立體的交互，將看起來是虛擬的實則較為逼真的多媒體教學環境應用于課堂，給予學生身臨其境的真實感受。虛擬技術的應用能夠激發學生的學習興趣，引導學生發揮想象力，提升學生的創新思維。

一、虛擬教學的概念

虛擬教學是指使傳統教學適應新技術的發展，培養現代型人才的一種新型教學模式，是人類進入虛擬空間進行教育與活動的一種教學方式。從廣義上看，包括虛擬的教室、虛擬的實驗室以及虛擬的教師等，在其中進行虛擬的研討會等活動。從狹義上看，虛擬教學是指運用科學技術構建一個虛擬的學習環境，對知識點進行客觀的重現，從而使學生在虛擬環境中掌握更多的知識。在這種環境內，學生能夠通過VR技術所表現出來的虛擬感受、虛擬視覺等信息來獲取更多的自我感受。在某種程度上來說，符合新課改對教學模式的要求，更加注重學生的主體感受以及培養學生的自主學習能力與自我思考的能力。虛擬教學能夠將技術與教學相結合，拓寬師生的視野，能夠極大程度地延伸教學空間，同時在教學資源上也能夠實現大量的擴充。虛擬教學突破了傳統教學在時間、空間上的限制，采用模擬的場景，彌補了教師在創設情境時與現實不相符的問題。虛擬教學不僅能夠為課堂帶來相關服務與相關技術支持，也能促進教學模式的進一步發展。

二、VR技術在教學中的意義

通過虛擬現實技術進行教學，教師能夠利用仿真、模擬、借用等方式，使教學環境更為逼真，更加接近現實生活。將VR技術運用于教學中，能夠將事物的本質最大程度上進行揭示與展現，將事物的運動規律以及事物之間的聯系進行虛擬展示。同時也能有效發揮學生學習的主動性，使學生接受更多的信息，加深對知識點的理解與記憶，更加熟練地掌握專業技能。

總體上看，將VR技術運用于教學中具有以下重要意義：第一，它將傳統教育模式進行分解，引領教育研究者進入一個可重構教學的教學模式中，沖破了傳統教學的束縛，開拓了教學手段的新空間，形成了非現實性的合理化與創新的新平臺。第二，虛擬教學將嶄新的教學模式呈現在教師眼前，使課堂多元化，豐富了教學手段，提升了教學質量。第三，虛擬教學方式拓展了學生的眼界，突破了認識空間的有限性，豐富了學生的感知世界。第四，虛擬教學加快了教育信息化的研究與探索，促進了教學的改革與發展。第五，虛擬教學將學習網絡與學習主體相結合，將不同的學習者集中在同一個學習網內，有利于學生塑造性格以及處理人際關系。虛擬教學手段是高科技發展的一個重要成果，將信息化技術應用于教學中，創造出高水平的教學模式與學習方式，能夠大大豐富教育界的研究成果。

三、VR技術下虛擬教學的技術手段

（一）計算機仿真

隨著計算機技術的不斷發展，多媒體技術在教學上的應用為虛擬教學提供了堅實的基礎，為計算機仿真教學提供了良好的技術支持。當前眾多高校聯合辦學，在教學管理等方面，使技術與課堂實現了完美的對接。學生在校期間，僅局限于課本上的文字與教師所傳授的知識，不能參加所有的實踐活動，對于本專業也只能局限于模擬演練。對于有技術操作要求的學生來說，不會親自進行機械的維修與安裝，更沒有接近先進技術與儀器設備的機會。但是通過計算機仿真手段，將相關儀器、場景、設備等教學所需復制出來，制作成音像、圖片、聲音以及文字等多媒體課件與虛擬的場景資料，讓學生真切地參與實踐。對于一些在實際教學中無法呈現給學生的抽象知識，或人類無法看到的、用語言描述不清楚的事物，如宇宙天體、外太空、原子分子世界，甚至是原始時代的重造，都能夠通過計算機虛擬來實現。由于計算機虛擬的仿真能力強大，信息量龐大，可重復性較強，可以將教師所需的教學資料完美地展現出來，提高學生的參與度。

例如，地理教師在講解大氣變化的課程時，傳統模式僅限于黑板上畫出大概的圖樣，體現天空、大氣、陽光之間的關系。但是利用計算機仿真教學時，便可以將實際的大氣情況展現出來，讓學生身臨其境般感受大自然的美妙，從而更好地理解所學的知識。

（二）模擬演示

虛擬教學可以通過模型的演示向學生展現教學內容，使學生更直觀了解所學知識與既有認知之間的聯系，從而更好地理解新知識。模型教學分為實物模型與數學模型。實物模型能夠將事物的運動方式更直觀地展示給學生，是最理想的教學媒體。而數學模型是由公式、邏輯表達等組成的數學結構，其所表達的內容與要研究的對象之間具有相似性，這種數學結構即是數學模型。通過對模型的建立、分析與解答，認識所要研究的對象，通過數學模式對研究對象進行相關描述，從而認識其發展規律與運動變化。

教師可以利用VR技術將所學知識分為兩種形式進行展示，一種是可視的實際模型，如數學教學中多面體的組成與構建；另外一種是數學模型，如將三角函數的變化規律展現在虛擬現實世界中，利用其對學生視覺的沖擊進行知識的記憶、強化與吸收，讓學生更直觀地感受數學的奇妙之處。

（三）互動合作

虛擬教學能夠幫助教師利用虛擬的場景，讓學生進行探索與研究，在虛擬的世界里實現學習上的互動。1995年，美國某大學開發了一個二維的網絡環境，讓每個參加者在屏幕上都有相對應的代表并處于一個共享的世界里，當某個學生活動時，大家都能看到其結果。這種教學模式在教師的指導下選定相關的學習內容，讓學生們按照自己的想法與理解建造一個虛擬的世界，并向其他學生傳遞學習內容。這種教學模式是基于虛擬的文本世界，為學生提供能夠探索與研究的情境，同時也拓寬了可以想象的空間，能夠實現在虛擬世界中人物、狀態、知識三者之間的和諧關系，為處在不同等級的學生創造平等的學習交流的機會。

例如，教師利用虛擬現實世界講授建筑知識。如橋梁的修建，在現實世界中是無法親身實踐的，但是利用VR技術，能夠創造學生合作的機會，教師加以引導，將橋梁離析現象的處理辦法完整展現出來。假設離析程度較為嚴重，教師組織學生采取人工辦法將混凝土進行清除，再按照混凝土施工辦法進行樁芯混凝土的澆筑工作。假設距離較大時，教師可以組織學生利用鉆芯機將混凝土進行清除再重新灌注。這種實戰性的教學模式只有在虛擬現實世界中才能得到應用。

（四）技能訓練

虛擬教學能夠打破時間與空間的限制，將不可能變為可能，對學生提出的各種假設在虛擬世界中進行模擬從而得到相關結論。同時，也可以給學生提供培訓專業技能的機會，比如機械的安裝與維修等實戰都可以在虛擬訓練中進行。例如，利用虛擬的實驗系統，學生可以進行模擬城市的修建、電路的設計、園藝技術的練習、場景的真實體驗等方面的探索與學習。虛擬現實的交互性使虛擬世界的環境與設備都更加真實，感受更加真切，有利于學生在有限的空間內得到無限的遐想，同時也可以利用虛擬教學，對學生進行外科手術、汽車駕駛、軍事演練和電器維修等相關技能的培訓。

四、結語

在計算機軟件飛速發展的今天，VR技術逐漸被應用到各個領域，成為時代的新寵兒。而VR技術在教育領域的使用更是對教育進行改革的一個重要手段，促使教學手段快速更新。教師要嚴謹地利用VR技術進行教學實踐，謹慎把握方向，將虛擬現實技術與課堂教學完美地融合起來，在有限的空間內提供無限的可能。

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2.趙立承,劉國有.可視化教學中VR技術在課件制作中的應用[J].黑龍江科學,2017(17):152-153.

3.黃鑫.基于VR技術的虛擬教學應用研究[D].華中師范大學,2005.

西安外國大學藝術學院）